Рельсы — Рельсы (см. Железные дороги), по которым непосредственно движутся колеса железнодорожного поезда — разделяются, в зависимости от формы их поперечного сечения, на симметрические (или двухголовчатые, употребляемые преимущественно на английских железных дорогах), желобчатые (употребляемые для конных дорог) и пр. Наибольшее распространение получили — а в России употребляются исключительно — Рельсы с широкой пятой, или знакомый тип рельсов Виньоля. Рельсы этот состоит из пяты, шейки и головки.

Практика службы Рельсы на разных железных дорогах, а также теоретические исследования дали возможность выработать некоторые требования, которые определяют качество стали, употребляемой на выделку рельсовой стали, вес Рельсы в зависимости от тяжести передвигающихся по ним поездов и соотношение между главными размерами профиля Рельсы В прежнее время Рельсы прокатывались исключительно из сварочного железа, добытого пудлингованием. Для первых железных дорог в России Рельсы привозились из-за границы. Для водворения рельсового производства в России правительство принимало разные меры, причем применялись: запрещение строящимся железным дорогам употреблять Рельсы иностранного производства, высокие охранительные пошлины, правительственные заказы и выдача премий русским рельсопрокатным заводам. До 1893 г., когда выдача премий прекратилась, заводам уплачено было правительством, не считая заказов по повышенным ценам, одних премий свыше 23000000 руб. Первые железные Рельсы у нас изготовлены были в 1846 г. на заводе Гута-Банкова, затем рельсы стали выделываться на Уральских заводах (Нижне-Тагильском, Алапаевских, Камско-Воткинском), а вместе с возникновением металлургической промышленности на юге России и переходом к стальным Рельсы (в 1860—70 гг.) развилось сталерельсовое производство и на других заводах. В начале 1890-х гг. выделывалось около 10 млн. пудов, в настоящее время — свыше 20 млн. пудов Рельсы В России начали выделывать стальные Рельсы казенные Воткинские заводы, в 1867 г. Производство стальных Рельсы, ныне почти исключительно применяемых, стало возможным, благодаря введению бессемеровского процесса приготовления стали. В настоящее время материалом для Рельсы служит бессемеровская и томасовская сталь, а также мартеновская. Усовершенствование этих процессов дало возможность выделывать сталь достаточно равномерную по составу и в таком большом количестве, что рельсопрокатные заводы, с производительностью в 4000—5000 Рельсы в неделю, не представляют ныне чего-либо чрезвычайного. Большие заводы, например — Круппа в Германии, Томсона в Англии, могут прокатывать до 1000—1700 Рельсы в сутки.

При начале введения стальных Рельсы относительно материала ставились большие требования; так, например, нередко предписывалось временное сопротивление на 75 кг на кв. мм, при твердости соответствующей пружинной стали. Рельсы из подобной стали действительно мало изнашиваются, но зато вследствие недостаточной вязкости они хрупче и чаще лопаются, особенно в сильные морозы. Подобную крепость и твердость обнаруживают лишь Рельсы, в состав материала которых входит значительное количество углерода (0,4—0,5%), при содержании фосфора не более 0,08% и кремния не более 0,06%. Большинство металлургов Англии и Америки придерживаются этого состава. Европейские техники, предпочитая равномерность износа, зависящую от более равномерного состава стали и находящуюся в связи с этим большую прочность в пути, выделывают более мягкую сталь, приближающуюся по своему составу к литому железу. В этом материале углерода меньше и требуемая твердость достигается присутствием большого количества кремния и марганца. По русским правилам Рельсы изготовляются из стали с содержанием углерода не менее 0,4%, фосфора менее 0,1% и серы менее 0,1%. При этом разрывающее у силе на кв. мм (R) и относительное удлинение (i) должны удовлетворять условию, чтобы сумма разрывающего усилия, сложенного с удвоенным удлинением (R+2i), была не менее 82. Кроме того, разрывающее усилие не должно быть менее 65 кг на кв. мм, а относительное удлинение не менее 6%. Тип Рельсы определяется весом их на погонную единицу; на русских железных дорогах употребляются Рельсы весом от 18 до 24½ фунт. в погонном футе. В настоящее время повсеместно замечается тенденция для перехода к более тяжелым Рельсы, что обуславливается введением более сильных паровозов, передающих на Рельсы значительные давления (до 15 тонн и более на ось), и ускорением хода поездов, вызывающим усиленные напряжения в Рельсы Теоретически степень прочности Рельсы и величину проявляющегося в нем напряжения до последнего времени рассчитывали, исходя из определения момента внешних сил по формуле Винклера:

M = 0,1888Pl + 1/[1 — 0,888(PlC²/EJg)]

в которой P — нагрузка на колесо паровоза, l — расстояние между осями шпал, C — скорость поезда, E — коэффициент упругости стали, J — момент инерции Рельсы, g — ускорение силы тяжести (все в метрических мерах). Винклер вывел эту формулу в предположении, что Рельсы представляет балку, покоящуюся на неупругих опорах. Но формула Винклера не дает верного представления о напряжениях, проявляющихся в Рельсы, вследствие чего она может служить лишь для выяснения сравнительного достоинства отдельных профилей Рельсы В действительности Рельсы лежит на упругих опорах. Новейшие формулы Энгессера, Циммермана и Шведлера вводят этот элемент в определение напряжений в Рельсы Весьма теперь употребительное выражение момента внешних сил по Циммерману имеет вид: M = [(8 γ +7)/(4 γ +10)]×(Pl /4), где P и l имеют прежние значения, γ = B/ D, В = (EJC)/a³, a D = φ Cbl', причем E и J относится к Рельсы, а — расстояние между осями шпал, φ — коэффициент (от 0,89 до 0,90), b — ширина шпалы, l' — половина ее длины, C — коэффициент упругости балластного слоя, от которого и зависит величина осадки шпалы при проходе груза (податливость балласта — от 3 до 8, в зависимости от его качества).

На некоторых железных дорогах, за границей, делаются опыты над исключительно тяжелыми Рельсы (см. Голиаф). Вообще же введения Рельсы более тяжелых типов значительно повышает стоимость первоначального устройства железнодорожного пути. Поэтому при необходимости упрочить путь для возможности движения более тяжелых и скорых поездов стараются иногда раньше введения более тяжелого типа Рельсы достигнуть этого увеличением числа укладываемых под ними шпал, причем вследствие сближения опор уменьшается свободный пролет Рельсы, на который действует давление колеса. Отношение высоты Рельсы к ширине пяты его, от которого зависит устойчивость Рельсы, изменяется от 0,79 до 1 (на русских железных дорогах от 0,8 до 0,9, на американских преимущественно 1). В зависимости от этого, высота Рельсы на русских железных дорогах, для разных типов Рельсы, изменяется от 119,55 мм (правительственный тип 22½ фунта в погонном футе) до 127 мм (например, 24-фунтовый Рельсы Китайской-Восточной железной дороги), ширина пяты измеряется от 100 до 115 мм; толщина края подошвы около 8 мм, толщина шейки около 12 мм, ширина головки 53—62 мм, толщина ее 35—39 мм. Для приемки Рельсы установлены правилами нашего министерства путей сообщения пробы на изгиб — посредством нагрузки, и на излом — посредством удара. Для пробы изгибом, кусок P, длиной не менее 5 футов, положенный на двух опорах, взаимно удаленных на 3½ фута, подвергается действию груза от 700 (для Рельсы весом 18 фунтов в погонном футе) до 1125 пудов (для 24½-фунтового Рельсы), приложенного посредине между опорами. Окончательный постоянный прогиб под этим грузом не должен превосходить ¾ мм. Вообще же, предельный безопасный груз для испытания на изгиб определяется формулой: A = (4RW)/l, где R — временное сопротивление рельсовой стали, W — момент сопротивления и l — пролет. Проба на излом посредством удара делается на основании формулы живого сопротивления:

Q²H/(Q + ¹⁷/₃₅Q₁) = ¹/₃T(Jl/z₀²)

где Q — вес бабы, Q₁ — вес P., T — живое сопротивление незакаленной стали, j — момент инерции сечения Рельсы, l — пролет, z₀ — расстояние наиболее вытянутого волокна от нейтральной оси сечения и H — высота падения бабы. По русским правилам приемки Рельсы кусок Рельсы не менее 5 футов подвергается пробе при температуре не менее 12° по Реомюру. Такой кусок Рельсы располагается на опорах, как при описанной выше пробе на изгиб, и подвергается двум ударам бабы, весом 30 пудов, падающей с высоты от 6,75 футов (для Рельсы 18-фунтовых) до 8,75 футов (для Рельсы 24½-фунтовых). При этом Рельсы может изгибаться, но не должен представлять никаких наружных признаков излома.

А. Таненбаум.

Рельсы (производство) — см. Сталь, Стальные изделия, Сталь фасонная, а также Вальцы прокатные.